电化学综合实验2实践教学大纲 .pdfVIP

电化学综合实验2实践教学大纲

实践课程编号

学分：0.5

适用专业：应用化学

开设学期：6

实践周数：1

先修课程：物理化学、电化学原理、化学电源、材料表面处理技术

一、实践教学的目标与任务

实践教学的目标是让学生将理论知识同生产实践相结合，提高学生实践动手

能力，逐渐培养学生利用知识解决实际问题的能力。通过本实践周的学习及实训，

加深对电化学基础理论，基本知识的理解。正确和较熟练地掌握电化学实验的基

本操作和基本技能，提高观察、分析和解决问题的能力，培养学生严谨的工作作

风和实事求是的科学态度，为电化学领域的科学研究及实际工作打下良好的基

础。

二、教学组织

本实验不分组，每位同学都需要单独完成实验。

三、实践教学地点

实践教学地点设在二教楼应用化学实验室（二教楼七楼，东三703）

四、实践考核的方式与评分办法

考勤占20%，实验技能占40%，实验结果及分析占40%。

五、教学内容与时间安排

电化学综合实验（2）安排一览表

阶段内容类型要求学时数

1纸电池的研制创新掌握8

2金属的光刻蚀综合掌握8

实验一纸电池的研制

纸电池就是薄如纸的电池，其工作原理和普通原电池相同，需要正负极、电

解质、隔膜等基本电池构件。最早的纸电池由张霞昌于2006年发明，这种一面

镀锌、一面镀MnO的“纸质电池”厚度不到0.5mm，以其超轻超薄、环保低廉

２

的特征引起人们的广泛关注；以色列一家公司在传统的锌‐MnO电池的基础上，

２

摆脱以糊式材料作电解质的惯例，在纸上用特殊的墨水压印电解质制成纸电池，

并利用其制成一种监控血袋运输途中温度变化的“智慧标签”；有研究组将碳纳米

管嵌入造纸原料———纤维素中，制成一种廉价、容易塑型且如同纸张一样轻薄

的储能器，在这种单层碳纳米管道的另一边镀金属锂层，再将其浸入特殊的电解

质溶液中，就形成了类似锂电池的新型纸电池；另有科学家将混合了单壁碳纳米

管和镀银纳米线薄膜的墨水涂在普通纸张上，成功制成纸电池，可用于手提电脑、

手机或太阳能板，甚至可为电动车或者混合动力车提供电力，有利于减轻产品重

量，并延长其寿命。

相比传统的电池，纸电池有其特殊的应用领域。纸电池本身轻薄，放电量较

传统电池少得多，因此它适用于仅需很小放电量即可工作的微电子类产品，如为

化妆品、智能卡、RFID（射频识别）标签、音乐贺卡、人体表皮药物渗透膜和纸

上LED灯提供电源，还可进一步用于电子纸、双稳非易失性显示器和微传感器

的工作电源。因此，纸电池作为一种环保、经济的新型能源储备设备，具有广泛

的应用前景和巨大的市场潜力。

实验目的：

了解普通锌锰电池的原理、制备方法以及电池性能检测的主要手段；指导学

生在现有的电池材料上探索并加以改进，初步制作出能够点亮二极管的纸电池，

并针对不同电极材料对电池性能的影响进行讨论；撰写科技论文格式的综合性研

究报告。

实验原理：

本实验所研制的纸电池，实际上是一种薄型锌锰电池，其形状与普通的圆筒

状锌锰电池不同，为长方形，厚度不到１mm。它的负极是锌，正极主要是MnO

并添加其他材料，如石墨、乙炔黑、聚乙烯吡咯烷酮和TiO等，电解液为饱和

２２

氯化锌溶液再添加少量的氯化钙。

纸电池的电池表达式为：

电池反应如下：

负极锌采用锌片，这样操作起来比用锌粉简单得多，不仅无需使用凝胶剂将

其粘合起来，而且还利于负极材料均匀地与隔膜接触从而更好地放电；正极采用

的活性物质为MnO，颗粒较细，能较好地与石墨、乙炔黑等导电物质接触；

２

石墨是锌